3.СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
3.1.Модули, темыивидызанятийдисциплиныиихобъем взачетныхединицах(часах), тематическийпланзанятий
Модули, темы, виды занятий и объем в зачетных единицах приведены в табл. 3.1.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Модули, |
|
Лекции |
ПЗ |
ЛР |
Самост. |
Формируемые |
|||
|
|
|
работа |
||||||||
|
|
тема дисциплины |
|
|
|
|
|
|
компетенции |
||
|
|
Зачетные единицы (часы) |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
1 |
|
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
6 |
|
Модуль 1. Теоретические основы ана- |
0,94 |
– |
0,94 |
1,06 |
|
|
СЛК-5 |
||||
логовых электронных устройств |
(34) |
|
(34) |
(38) |
|
|
ИК-4 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
ПК-1 |
||||
Тема 1. Общие сведения об АЭУ. Пара- |
0,06 |
– |
0,11 |
0,08 |
|
|
|||||
метры |
и |
характеристики |
аналоговых |
(2) |
|
(4) |
(3) |
|
|
ПК-4 |
|
устройств |
|
|
|
|
|
|
|
ПК-6 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
ПК-7 |
||||
Тема 2. Обратные связи и их влияние на |
0,06 |
– |
0,17 |
0,11 |
|
|
|||||
характеристики усилительных устройств |
(2) |
|
(6) |
(4) |
|
|
ПК-11 |
||||
Тема 3. |
Динамические характеристики |
0,03 |
– |
– |
0,03 |
|
|
|
|
||
усилительных устройств |
|
(1) |
|
|
(1) |
|
|
|
|
||
Тема 4. Эквивалентные схемы и режимы |
0,06 |
– |
– |
0,06 |
|
|
|
|
|||
работы усилительных элементов |
(2) |
|
|
(2) |
|
|
|
|
|||
Тема |
5. |
Температурная |
стабилизация |
0,03 |
– |
– |
0,03 |
|
|
|
|
режима работы усилителей |
|
(1) |
|
|
(1) |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
0,11 |
|
|
|
|
|||
Тема 6. Резистивный каскад |
0,11 |
– |
0,17 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
(4) |
|
(6) |
(4) |
|
|
|
|
Тема 7. Вспомогательные цепи. Специ- |
0,11 |
– |
– |
0,06 |
|
|
|
|
|||
альные схемы усилительных каскадов |
(4) |
|
|
(2) |
|
|
|
|
|||
Тема 8. Широкополосные усилители |
0,06 |
– |
0,17 |
0,11 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
(2) |
|
(6) |
(4) |
|
|
|
|
Тема 9. Импульсные усилители |
0,06 |
– |
– |
0,06 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
(2) |
|
|
(2) |
|
|
|
|
Тема 10. Усилители мощности |
0,06 |
– |
0,17 |
0,11 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
(2) |
|
(6) |
(4) |
|
|
|
|
Тема 11. Усилители постоянного тока. |
0,11 |
– |
– |
0,08 |
|
|
|
|
|||
Дифференциальный каскад |
|
(4) |
|
|
(3) |
|
|
|
|
||
Тема 12. Операционные усилители. |
0,11 |
– |
0,17 |
0,14 |
|
|
|
|
|||
Функциональные устройства на опера- |
(4) |
|
(6) |
(5) |
|
|
|
|
|||
ционных усилителях |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Тема 13. Активные RC-фильтры |
0,11 |
– |
– |
0,08 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
(4) |
|
|
(3) |
|
|
|
|
Модуль 2. Проектирование аналоговых |
– |
0,47 |
– |
0,47 |
|
|
СЛК-3 |
|
|||
электронных устройств |
|
|
(17) |
|
(17) |
|
|
СЛК-5 |
|
||
Тема 14. Схемотехническое проектиро- |
– |
0,47 |
– |
0,47 |
|
|
ИК-4 |
|
|||
вание и расчет типовых аналоговых уст- |
|
(17) |
|
(17) |
|
|
ПК-1 |
|
|||
ройств |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПК-4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПК-6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПК-7 |
|
Схемотехника аналоговых электронных устройств. Учеб. программа дисциплины |
-9- |
3.СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
3.2.Содержаниемодулейитемлекционногокурса
Модуль1.
Теоретические основы аналоговых электронных устройств (ауд. – 0,94 з. е. / 34 часа; сам. работа – 0,72 з.е. / 26 часов)
Тема1.
Общие сведения об АЭУ. Параметры и характеристики
аналоговых устройств (ауд. 2 часа/ сам. работа 1 час)
Цели, задачи и структура дисциплины. Связь с другими дисциплинами. Основные определения. Классификация и область применения аналоговых устройств. Усилительные устройства и их роль при построении устройств аналоговой обработки сигналов. Состав усилительных устройств. История развития теории и техники аналоговых устройств.
Энергетические показатели (входные и выходные параметры, коэффициенты усиления, амплитудная и динамическая характеристики, динамический диапазон, уровни шума, помех, фона, коэффициенты нелинейности и нелинейных искажений). Спектральные показатели (диапазон рабочих частот, амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики, коэффициенты частотных и фазовых искажений, амплитудно-фазовая характеристика). Временные показатели (переходная характеристика, время установления, выброс, спад и подъем вершины). Связь между амплитудно-частотной, фазочастотной и переходной характеристиками.
Тема2.
Обратные связи и их влияние на характеристики усилительных устройств (2/2 часа)
Определение обратной связи. Классификация обратных связей. Местные и общие обратные связи. Влияние обратных связей на характеристики и параметры аналоговых устройств. Расчет глубины обратной связи. Устойчивость устройств с обратными связями. Критерии устойчивости Найквиста и Боде. Расчет операционных усилителей по вторичным параметрам.
Тема3.
Динамические характеристики усилительных устройств (1/1 час)
Выходные динамические характеристики по постоянному и переменному току.* Входные, проходные и сквозные характеристики.* Расчет нелинейных искажений. Расчет усилителей методом динамических характеристик.
Тема4.
Эквивалентные схемы и режимы работы
усилительных элементов (2/2 часа)
Эквивалентная схема биполярного транзистора.* Определение параметров по справочным данным. Основные соотношения в схеме с общим эмиттером. Эквивалентная схема полевого транзистора.* Определение параметров по справочным данным. Основные соотношения в схеме с общим и с- током. Режимы работы усилительных элементов.* Цепи питания транзисторов, обеспечивающие режим работы по постоянному току.*
Схемотехника аналоговых электронных устройств. Учеб. программа дисциплины |
-10- |
3.СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
3.2.Содержание модулей и тем лекционного курса
Тема5.
Температурная стабилизация режима работы усилителей (1/1час)
Одиночный каскад на биполярном транзисторе. Эквивалентная схема для расчета термостабильности режима. Расчет нестабильности основной схемы. Методы обеспечения температурной стабильности схем на биполярном транзисторе.* Одиночный каскад на полевом транзисторе. Эквивалентная схема для расчета термостабильности режима. Расчет нестабильности основной схемы. Методы обеспечения температурной стабильности схем на полевом транзисторе.*
Тема6.
Резистивный каскад (4/2 часа)
Схема электрическая принципиальная. Принципы деления усилителя на каскады. Методы расчета резистивных усилителей. Площадь усиления. Эквивалентные схемы резистивных каскадов. Физика изменения частотных свойств. Основные параметры и характеристики каскадов для различных частот. Коэффициенты чувствительности к изменению элементов схемы.*
Тема7.
Вспомогательные цепи. Специальные схемы усилительных каскадов (4/2 часа)
Влияние эмиттерной цепи на частотные искажения. Местная эмиттерная обратная связь. Эмиттерный и истоковый повторители.* Каскад с общей базой. Коллекторный повторитель. Усилительные секции общий эмиттер – общая база, общий эмиттер – коллекторный повторитель.
Тема8.
Широкополосные усилители (2/2 часа)
Принцип построения широкополосных усилителей. Особенности расчета корректированных схем. Оптимальная коррекция по Брауде. Простая параллельная коррекция. Индуктивная и эмиттерная коррекция каскадов. Низкочастотная коррекция.*
Тема9.
Импульсные усилители (2/2 часа)
Особенности расчета импульсных усилителей. Оптимальные переходные характеристики. Критический выброс. Переходные характеристики многокаскадных усилителей. Коррекция в области больших времен. Схемы резистивных каскадов на полевом и биполярном транзисторах. Коррекция в импульсных усилителях.
Тема10.
Усилители мощности (2/2 часа)
Трансформаторный каскад. Фазоинверторы. Схемотехника бестрансформаторных усилителей. Усилители мощности классов А, В, АБ и С*. Устранение искажений сигналов в двухтактных схемах.
Схемотехника аналоговых электронных устройств. Учеб. программа дисциплины |
-11- |
3.СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
3.2.Содержание модулей и тем лекционного курса
Тема11.
Усилители постоянного тока. Дифференциальный каскад (4/3 часа)
Усилители постоянного тока (УПТ) и особенности их построения. Схемы прямого усиления и усиления с преобразованием спектра. Источники нестабильности режима работы на постоянном токе, их описание и представление с помощью эквивалентных генераторов тока и напряжения. Дифференциальный каскад (ДК) УПТ. Понятие дифференциальных (парафазных) и синфазных сигналов. Коэффициенты усиления и входные сопротивления для дифференциальных и синфазных сигналов. Особенности схемотехники ДК: принцип построения схем «токового зеркала» и его основные свойства*, использование генераторов стабильного тока, ДК с несимметричным выходом без потери усиления. Пример схемной реализации усилительного тракта типа операционный усилитель.*
Тема12.
Операционные усилители. Функциональные устройства на операционных усилителях(4/3 часа)
Понятие идеального операционного усилителя (ОУ). Модели и обобщенная структурная схема ОУ. Элементы схемотехники ОУ: ДК, генераторы стабильных тока и напряжения, трансляторы уровня, выходные каскады. Основные параметры. Устойчивость ОУ. Частотная коррекция и ее схемотехническое обеспечение. Цепи питания и сдвига нуля операционных усилителей. Инвертирующая и неинвертирующая схемы включения ОУ. Суммирующий и вычитающий усилители.* Интеграторы и дифференциаторы сигналов.* Детекторы.* Компараторы и ограничители сигналов.* Логарифмический и антилогарифмический усилители.* Фазовращатели. Источники стабильного напряжения. Генераторы колебаний. Инверторы сопротивлений. Точная регулировка усиления. Усилители постоянного тока с переносом спектра. Избирательные усилители. Широкополосные многоканальные усилители.
Тема13.
Активные RC-фильтры(4/3 часа)
Принципы и схемы построения частотно-селективных цепей с помощью применения RC-цепей и усилительных приборов. Практическая реализация типовых звеньев первого и второго порядков. Звенья первого и второго порядков на базе ОУ. Синтез универсального звена на двух интеграторах.* Резонаторное звено. Преобразователи импеданса. Гираторы. Обобщенный преобразователь импеданса.
Основные тенденции развития аналоговых электронных устройств.
Схемотехника аналоговых электронных устройств. Учеб. программа дисциплины |
-12- |
3.СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
3.2.Содержание модулей и тем лекционного курса
Модуль2.
Проектирование аналоговых электронных устройств (ауд. – 0,47 з. е. / 17 часов; сам. работа – 0,47 з. е. / 17 часов)
Тема14.
Схемотехническое проектирование и расчет типовых аналоговых устройств
По теме 14 проводятся практические занятия и выполняется курсовой проект. Лекции не предусмотрены.
Примечание. Вопросы, помеченные символом (*), выносятся на самостоятельную проработку.
3.3. Практическиезанятия
Цель практических занятий – закрепить теоретические знания, полученные на лекциях. Занятия проводятся по теме 14 в объеме 17 часов в 5-м семестре (табл. 3.2). Результаты освоения студентом темы практического занятия оцениваются в рамках кредитно-рейтинговой системы в соответствии с Положением об организации учебного процесса в СФУ с использованием системы зачетных единиц (2-е изд., перераб. и доп. – Красноярск : ИПЦ КГТУ, 2006. – 40 с.).
Таблица 3.2
№ |
Номер темы |
|
Темы занятий |
|
|
п/п |
дисциплины |
|
(трудоемкость) |
|
|
1 |
14 |
Расчет режима работы по постоянному току усили- |
|||
тельных секций ОЭ, ОЭ – ОБ, ОЭ – КП (4 часа) |
|||||
|
|
||||
2 |
14 |
Расчет |
функциональной схемы |
широкополосного и |
|
импульсного усилителей (3 часа) |
|
||||
|
|
|
|||
3 |
14 |
Расчет выходных каскадов широкополосного и им- |
|||
пульсного усилителей (4 часа) |
|
||||
|
|
|
|||
4 |
14 |
Расчет промежуточных каскадов широкополосного и им- |
|||
пульсного усилителей (2 часа) |
|
||||
|
|
|
|||
5 |
14 |
Расчет входных каскадов усилительных устройств |
|||
(2 часа) |
|
|
|||
|
|
|
|
||
6 |
14 |
Расчет элементов, влияющих на |
формирование АЧХ и |
||
ФЧХ каскадов усилителя (2 часа) |
|
||||
|
|
|
|||
Схемотехника аналоговых электронных устройств. Учеб. программа дисциплины |
-13- |
3.СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
3.4.Лабораторныезанятия
Лабораторные занятия проводятся по теме 1, теме 2, теме 6, теме 8, теме 10, теме 12 в объеме 34 часов в 4-м семестре. Допуск к выполнению лабораторной работы осуществляется преподавателем по результатам тестирования (или устного опроса). Результаты защиты студентом лабораторной работы оцениваются в рамках кредитно-рейтинговой системы в соответствии с Положением об организации учебного процесса в СФУ с использованием системы зачетных единиц. Лабораторный практикум выполняется на базе сетевой лаборатории Сибирского федерального округа [www.alpsib.ru] с помощью аппаратно-программного комплекса (АПК УД) «Схемотехника аналоговых электронных устройств», обеспечивающего в режиме удаленного доступа выполнение шести лабораторных работ (табл. 3.3).
Таблица 3.3
№ |
Номер темы |
Наименование лабораторной работы |
|
п/п |
дисциплины |
(трудоемкость) |
|
1 |
1 |
Исследование основных параметров и характеристик усилите- |
|
лей (4 часа) |
|||
|
|
||
2 |
2 |
Исследование влияния обратной связи на параметры усилите- |
|
ля (6 часов) |
|||
|
|
||
3 |
6 |
Исследование усилительных каскадов с общим эмиттером и |
|
общим коллектором (6 часов) |
|||
|
|
||
|
|
Исследование широкополосного и импульсного усилителя на |
|
4 |
8 |
полевом транзисторе с высокочастотной и низкочастотной кор- |
|
|
|
рекцией (6 часов) |
|
5 |
10 |
Исследование транзисторного усилителя мощности (6 часов) |
|
6 |
12 |
Исследование преобразователей аналоговых сигналов на опе- |
|
рационных усилителях (6 часов) |
|||
|
|
3.5. Самостоятельнаяработа
Изучение теоретического курса. По теме 3, теме 4, теме 5, теме 6,
теме 7, теме 8, теме 10, теме 11, теме 12, теме 13 студентам предлагается самостоятельно проработать часть учебного материала с последующим представлением конспекта для проверки преподавателю в объеме 40 страниц. Общая трудоемкость самостоятельного теоретического обучения – 26 часов. Перечень вопросов, необходимая литература и методические указания приводятся в Методических указаниях по организации самостоятельной работы [6]. Вопросы, выносимые на самостоятельную проработку, отмечены в параграфе 3.2 символом (*). Самостоятельно изучаемые вопросы дисциплины включаются в экзаменационные билеты.
Выполнение заданий к лабораторным работам. В процессе подго-
товки к лабораторной работе необходимо решить задачи и ответить на контрольные вопросы, приведенные в домашнем задании к каждой лабора-
Схемотехника аналоговых электронных устройств. Учеб. программа дисциплины |
-14- |
3.СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
3.5.Самостоятельная работа
торной работе в Методических указаниях по лабораторным работам [6, 7]. Общая трудоемкость выполнения заданий и подготовки ответов – 12 часов. Выполнение заданий проверяет преподаватель при решении о допуске к выполнению лабораторной работы вместе с проверкой ответов на контрольные вопросы.
Выполнение курсового проекта. Курсовой проект выполняется в 5-м семестре. Выдача темы на курсовое проектирование производится преподавателем на 1-й неделе обучения в 5-м семестре. Сдача курсового проекта проводится комиссии в форме публичной защиты в 5-м семестре (15–16-я недели).
Общий объем работы: расчетно-пояснительная записка – не менее 25 листов формата А4; графическая часть – 2 листа формата А1; трудоемкость – 17 часов самостоятельной работы по теме курсового проекта. Пояснительная записка представляется в виде машинописного текста, оформленного в соответствии с требованиями, изложенными в СТП 01–2007.
Задания на курсовое проектирование и методические рекомендации по выполнению курсового проекта изложены в Методических указаниях по курсовому проектированию [5].
Разработка основных разделов курсового проекта проводится в рамках практических занятий и самостоятельной работы.
При выполнении курсовых проектов по заказам предприятий допускается введение тем, связанных:
•с более углубленной проработкой схемотехнических вопросов при проектировании аналоговых устройств;
•проведением комплексных расчетов с применением САПР отдельных узлов или аналоговых устройств в целом и т. п.
Возможно выполнение курсового проекта по предложенной студентом теме после утверждения ее преподавателем.
График учебного процесса и самостоятельной работы студентов по дисциплине на 4, 5-й семестры приведен в прил. 3.
3.6. Структураисодержаниемодулейдисциплины
Структура и содержание модулей дисциплины приведены в прил. 1.
Схемотехника аналоговых электронных устройств. Учеб. программа дисциплины |
-15- |